Dlaczego diament ma niższą wytrzymałość na rozciąganie niż żelazo?

Wady mają wpływ na wytrzymałość materiałów. Doskonały kryształ żelaza byłby niezwykle mocny . Gdy pęknięcie się zacznie, nie jest tak trudno przesunąć je o jeden atom głębiej. Pomyśl o rozerwaniu plastikowej torby. Znacznie łatwiej, gdy zacznie się rozdarcie.

Kruche materiały można łatwiej złamać, ponieważ mniej się rozciągają. Łatwiej jest oderwać arkusz papieru niż arkusz gumy. Guma rozciąga się, więc siła jest rozprowadzana na dużym obszarze. W przypadku papieru wszystko to znajduje się w małym obszarze w pobliżu końca rozdarcia. Mały obszar ma mniejszy obszar przekroju. Naprężenie jest większe dla tej samej siły.

Komentarze

• Doskonała odpowiedź !! 🙂
• @ mmsser314, Więc gdzie wpada grafen?

W rzeczywistości dane przedstawione przez Ciebie pokazują, że żelazo / stal jest bardziej kruche niż diament. Dokładna wytrzymałość na rozciąganie diamentu jest nieznana, jednak zaobserwowano wartości do 60000 MPa. Typowe wartości wytrzymałości na rozciąganie żelaza / stali wahają się od 100 do 11000 MPa. Dlatego diament może wytrzymać więcej niż żelazo / stal.

Zacytowane dane pokazują, że diament jest mocniejszy niż stal, ale wytrzymałość to nie to samo, co kruchość (a właściwie sztywność). Kruchość ma związek z ilością energii potrzebnej do złamania czegoś i bierze pod uwagę wielkość odkształcenia, jakie może przyjąć, a także jego wytrzymałość. Stal może się odkształcać dużo zanim się zepsuje, diament nie może „t, więc diament jest bardziej kruchy niż stal, ale znacznie mocniejszy.

A szklany pręt może mieć wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż żelazo, jeśli jest odpowiednio wypolerowany. Tak więc diamentowy pręt o doskonałej sieci krystalicznej będzie miał dużą wytrzymałość na rozciąganie. Ale prawdopodobnie nie największy, może zwinięty pręt grafenowy byłby lepszy, ponieważ więcej wiązań może jednocześnie przejmować siłę rozciągającą. Prosty łańcuch atomów węgla z podwójnymi wiązaniami może być zwycięzcą. Ale kiedy kryształy pękają, pękają, stal jest o wiele lepsza, ponieważ może być plastyczna i może się wydłużać. W przypadku niektórych rodzajów stali energia potrzebna do rozerwania materiału na dwie części może być wtedy większa. Pajęczyny również może dobrze działać.

Idealny kryształ nanosmooth wytrawiony diamentem miałby znacznie wyższą wytrzymałość na rozciąganie. . Według https://en.wikipedia.org/wiki/Fracture_mechanics , to mikroskopijne pęknięcia powierzchni sprawiają, że kruche ciała stałe mają znacznie mniejszą wytrzymałość, ponieważ napięcie jest zawsze zastosowane do niego, zostaje skoncentrowane na końcu pęknięcia. Im dłuższe pęknięcie, tym mniejsze napięcie jest potrzebne, aby zwiększyć napięcie na końcu pęknięcia, aby dalej rozprzestrzeniać pęknięcie. można jeszcze łatwiej powiększyć, ponieważ pęknięcie jest dłuższe, dzięki czemu uzyskuje się niekontrolowany efekt pęknięcia rosnącego z prędkością dźwięku w materiale, co sprawia, że obiekt wydaje się natychmiast pękać. Drapanie jest jednym ze sposobów wprowadzenia pęknięcia do nanosmładkiego obiektu i spisuje się dobrze, ponieważ zgodnie z odpowiedzią Whit3rda na moje pytanie w W jaki sposób nieskończenie twarda końcówka rysuje amorficzny kruchy materiał, gdy się po nim ślizga? , początek drapania wprowadza pęknięcia, które następnie mogą się rozprzestrzenić m zwiększone napięcie, dzięki czemu powierzchnia jest na tyle słaba, że można ją zarysować jeszcze głębiej, co dodatkowo osłabia powierzchnię, a proces ten trwa, aż rysa jest tak głęboka, że końcówka nie wywiera już wystarczającej siły na obszar, aby zarysowanie było głębsze nawet przy zmniejszonej wytrzymałości w wyniku zarysowania.

Diament nie jest mocniejszy od stali. Jest gładszy niż stal, ponieważ jego cząsteczki są ze sobą znacznie ściślejsze, dzięki czemu na przykład wiertło z końcówką diamentową jest odporniejsze na zużycie, ponieważ cokolwiek wierci, będzie ślizgać się wokół diamentowej końcówki. gładkość. Jednak obecnie bezpieczni crackerzy używają specjalnego wiertła z końcówką stalową. Trwają dłużej niż diamentowe końcówki ze względu na sposób ich wykonania.Stal jest znacznie gęstsza niż diament, każda pojedyncza cząsteczka stali waży znacznie więcej niż sam atom węgla.

Gładkość jest mniej więcej sztuczką diamentu, który sprawia, że wygląda jak tytan lub coś w tym rodzaju . To nie jest po prostu gładkie.

Stal jest obecnie najsilniejszym metalem. Jedynym problemem jest to, że stal jest wytwarzana w materiałach ogniotrwałych na wolnym powietrzu, gdzie cząsteczki powietrza i inne zanieczyszczenia mogą wtapiać się w stal. Ale stal jest tak mocna, że nie ma tak dużego znaczenia. Ale tak, uczyń stal tak gładką jak diament, a otrzymasz metal supermana o większej odporności na zużycie i rozdarcie niż jakakolwiek inna powierzchnia znana człowiekowi.